EtherCAT通信の仕組みを知ろう〜メイドは超一流のスナイパー!?：江端さんのDIY奮闘記 EtherCATでホームセキュリティシステムを作る（2）（4/8 ページ）

今回は、EtherCATの仕組みを信号レベルでご説明します。「ご主人様（EtherCATマスタ）」と「メイド（EtherCATスレーブ）たち」が、何をどのようにやり取りをしているのかを見てみると、「メイドたち」が某有名マンガのスナイパーも腰を抜かすほどの“射撃技術”を持っていることが分かります。後半では、SOEM（Simple Open EtherCAT Master）を使ったEtherCATマスタの作り方と、簡単なEtherCATの動作チェックの方法を紹介しましょう。

[江端智一，EE Times Japan]

流れているイーサネットフレームを見てみる

　では、EtherCATスレーブ3台（GX MD-1611）を用いて、実際に流れているイーサネットフレームを見てみましょう。

　こちらが稼働中の動画になります。

オムロン「GX MD-1611」が動作している様子

　下記が、ネットワークアナライザ「Wireshark」でキャプチャした、イーサネット上のフレームの内容です（一周してマスタに戻ってきたフレームです）。

　このフレームは、マスタが、3つのスレーブのLEDを点滅するように指示したものになります。マスタは、3つのスレーブに対して、同じ命令「点（1） 点（1） 消（0） 消（0）消（0） 消（0） 消（0） 消（0） = 1100 0000 = &0c00」を出しています。

　今回は、4つのパターンを切り替えて、LEDを点滅させています。

　このように、実際にスレーブに制御データを送って、制御システムを稼働させる通信を、プロセスデータオブジェクト（Process Data Object：PDO）通信と言います。

　ちなみに、EtherCATのPDO通信は、とても「せわしない」です。マスタは、毎秒100〜1000個のフレームを流し続けるのです。

　例えば、上述したLEDの点滅の制御を例に取りますと、LEDを点滅させない時でも、マスタは、同じ内容のフレームを送信しています。

　―― なんと、無駄なことを……。

　LEDのパターンを変化させる時だけ、PDO通信すればよさそうなものです。EtherCATスレーブをつないだイーサネットのハブのLEDがすごい勢いで点滅しているのを見ると、「電気がもったいない」という気持ちになってきます。

　しかし、この「せわしない」通信こそが、EtherCATを含む、制御LANの最大の強みなのです。

　例えば、通信不良が発生した時（雷による瞬時停電など）や、スレーブが目標時間内に制御を完了できなかった時（過重量によるロボットアームの動作遅延など）でも、その直後に同じ制御データがやってくるので、安心です。

　EtherCATのPDO通信は、TCP/IP通信とは異なり、スレーブは、フレームが到着したことを、いちいちマスタに報告したりしません。

『ワシは難しいことはよう分からん。じゃけん、不安なら100回でも、同じこと繰り返せば、ええんじゃろう？』

　この、ヤクザ映画に登場する、物事を深く考えない古いタイプの親分の考え方こそが、EtherCATの超高速のリアルタイム通信と、抜群の通信信頼性を担保しているのです（そりゃ、同じことを100回行って、全て失敗するのは確かに難しいですよね）。

　以上が、制御データの通信、「プロセスデータオブジェクト（Process Data Object：PDO）通信」の概要になります。